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受猎豹的启发研究人员构建了迄今为止最快的软机器人

受猎豹生物力学的启发,研究人员开发了一种新型的软机器人,该机器人能够比上一代软机器人在固体表面或水中更快地移动。新型软机器人还能够轻松抓取物体,或者具有足够的强度来举起重物。

北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程学助理教授杰因·殷(Jin Yin)说:“猎豹是陆地上最快的生物,它们通过弯曲脊柱来获得速度和力量。”软机器人。

尹说:“我们受到猎豹的启发,创造了一种具有弹簧动力,'双稳态'脊柱的软机器人,这意味着该机器人具有两种稳定状态。”“我们可以通过将空气泵入柔软的硅胶机器人内衬的通道中来在这些稳定状态之间快速切换。在两种状态之间切换会释放大量能量,从而使机器人能够快速对地面施加力。这使机器人能够在地面上驰,这意味着其脚离开了地面。

“以前的软机器人是爬行器,它们始终与地面保持接触。这限制了它们的速度。”

到目前为止,最快的软机器人可以在平坦,坚固的表面上以每秒0.8体长的速度移动。新型软机器人被称为“利用弹性不稳定性提高性能”(LEAP),能够以大约3Hz的低激励频率达到每秒2.7体长的速度,快三倍以上。 。这些新型机器人还能够在陡峭的斜坡上行驶,这对于向地面施加较小作用力的软机器人可能具有挑战性或不可能实现。这些“疾驰”的LEAP机器人长约7厘米,重约45克。

研究人员还证明,LEAP设计可以提高软机器人的游泳速度。与过去最快的游泳软机器人每秒0.7体长的速度相比,LEAP机器人附有鳍而不是脚,能够以每秒0.78体长的速度游泳。

尹说:“我们还展示了使用多个软机器人协同工作(例如钳子)来抓取物体的过程。”“通过调整机器人施加的力,我们能够提起像鸡蛋一样细腻的物体,以及重达10公斤或以上的物体。”

研究人员指出,这项工作是一种概念验证,并乐观地认为他们可以修改设计,以使LEAP机器人更快,更强大。

Yin表示:“潜在的应用包括对速度至关重要的搜索和救援技术以及工业制造机器人技术。”“例如,想象一下生产线机器人的速度更快,但仍然能够处理易碎物品。

“我们愿意与私营部门合作,以调整他们将这项技术纳入其运营的方式。”

论文“利用弹性不稳定性实现增强的性能(LEAP):以脊柱为灵感的高速和高力软机器人”将于5月8日发表在《科学进展》杂志上。

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